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2003年以來，著者研究團隊對中國北方十餘家電力、煤炭企業排放的高鋁粉煤灰、高鋁煤矸石等二次資源提取氧化鋁關鍵技術進行了系統研究。本專著即是在上述研究的基礎上，對相關的學位論文、學術論文、技術報告和發明專利等進行系統總結和整理完成的；反映了著者團隊15年來秉承循環經濟理念，以期在煤炭、電力、冶金、化工、建材五大行業發展超級系統產業集群，從而實現清潔生產。
本書緒論部分系統論述了中國鋁資源與鋁材工業可持續發展問題。上篇提鋁關鍵技術，論述了以內蒙古、山西、陝西、寧夏等地熱電廠排放的高鋁粉煤灰為原料，採用酸堿聯合法和堿法提取氧化鋁與氫氧化鋁的關鍵技術；同時論述了利用高鋁煤矸石、霞石正長岩、高矽鋁土礦等非傳統鋁資源提取氧化鋁的相關技術。下篇相關應用技術；論述了以脫矽堿液製備無機矽化合物、針狀矽灰石粉體等技術，高鋁粉煤灰提取稀有元素鎵關鍵技術，利用高鋁粉煤灰、高鋁煤矸石及其剩餘矽鈣渣合成X型分子篩及製備莫來石陶瓷、微晶玻璃、礦物聚合材料、牆體材料等技術。書中對前人的相關研究成果也作了簡要介紹。
本專著內容重點反映了當前有關高鋁粉煤灰資源化利用技術的研究現狀和重要研究進展，對國內本領域研究和相關技術的產業化發展方向具有重要參考價值。本書適合礦產資源、化工、冶金、材料等專業領域以及煤炭、電力、建材、礦產品加工等行業的科研人員和技術人員使用，也可作為高等院校相關專業的參考書。
本書緒論部分系統論述了中國鋁資源與鋁材工業可持續發展問題。上篇提鋁關鍵技術，論述了以內蒙古、山西、陝西、寧夏等地熱電廠排放的高鋁粉煤灰為原料，採用酸堿聯合法和堿法提取氧化鋁與氫氧化鋁的關鍵技術；同時論述了利用高鋁煤矸石、霞石正長岩、高矽鋁土礦等非傳統鋁資源提取氧化鋁的相關技術。下篇相關應用技術；論述了以脫矽堿液製備無機矽化合物、針狀矽灰石粉體等技術，高鋁粉煤灰提取稀有元素鎵關鍵技術，利用高鋁粉煤灰、高鋁煤矸石及其剩餘矽鈣渣合成X型分子篩及製備莫來石陶瓷、微晶玻璃、礦物聚合材料、牆體材料等技術。書中對前人的相關研究成果也作了簡要介紹。
本專著內容重點反映了當前有關高鋁粉煤灰資源化利用技術的研究現狀和重要研究進展，對國內本領域研究和相關技術的產業化發展方向具有重要參考價值。本書適合礦產資源、化工、冶金、材料等專業領域以及煤炭、電力、建材、礦產品加工等行業的科研人員和技術人員使用，也可作為高等院校相關專業的參考書。
作者簡介
楊靜，中國地質大學，副教授，1991年畢業于蘭州大學地質系，獲理學學士學位；1997年畢業于中國地質大學(北京)材料系，獲理學博士學位。畢業後留校任教，2000年12月晉升為副教授。受國家留學基金和澳大利亞QUT訪問基金資助，2001-2003年期間，分別在澳大利亞墨爾本大學化學系、化工系和昆士蘭理工大學物理化學學院進行學術訪問和氧化矽納米多孔材料的合作研究。
主要研究方向包括：①粉煤灰、煤矸石等矽鋁酸鹽工業固體廢棄物的資源化和高效清潔應用研究；②高鋁粉煤灰用作潛在鋁資源的關鍵工藝技術研究；③納米多孔材料及沸石的合成及應用研究。主持、參與了高鋁粉煤灰用於清潔生產冶金級氧化鋁、粉煤灰用於製備礦物聚合材料、煤矸石用於提取氧化鋁、富鉀岩石提鉀及綜合利用、納米多孔材料及沸石的水熱合成及應用等省部級、××級和企業委託科研項目的研究工作。在《科學通報》等國內外學術刊物上公開發表中英文論文30餘篇，獲得國家發明專利4項。
主要研究方向包括：①粉煤灰、煤矸石等矽鋁酸鹽工業固體廢棄物的資源化和高效清潔應用研究；②高鋁粉煤灰用作潛在鋁資源的關鍵工藝技術研究；③納米多孔材料及沸石的合成及應用研究。主持、參與了高鋁粉煤灰用於清潔生產冶金級氧化鋁、粉煤灰用於製備礦物聚合材料、煤矸石用於提取氧化鋁、富鉀岩石提鉀及綜合利用、納米多孔材料及沸石的水熱合成及應用等省部級、××級和企業委託科研項目的研究工作。在《科學通報》等國內外學術刊物上公開發表中英文論文30餘篇，獲得國家發明專利4項。
目次
緒論中國鋁資源與鋁材工業可持續發展1
0.1中國鋁土礦資源產業概況1
0.1.1鋁土礦資源與儲量1
0.1.2鋁土礦生產與消費4
0.1.3鋁土礦貿易與展望5
0.2鋁土礦工業利用技術現狀6
0.3非傳統鋁資源研究概述10
0.3.1高鋁粉煤灰10
0.3.2高鋁煤矸石13
0.3.3高矽鋁土礦15
0.3.4霞石正長岩17
0.4提取氧化鋁關鍵反應與過程評價19
0.4.1石灰石燒結法技術19
0.4.2堿石灰燒結法技術20
0.4.3兩步堿溶法技術20
0.4.4堿溶-燒結聯合法技術21
0.4.5酸浸溶出技術22
0.4.6純鹼燒結-酸浸技術22
0.5提取氧化鋁新技術：預脫矽-低鈣燒結法23
0.5.1基本工藝流程23
0.5.2堿法工藝綜合對比評價24
0.5.3提鋁技術關聯產業效應27
0.6中國鋁材工業可持續發展29
0.6.1中國原鋁工業發展史29
0.6.2中國鋁材消費與展望30
0.6.3中國鋁材工業發展瓶頸32
0.6.4中國鋁材工業可持續發展33
參考文獻34
上篇提鋁關鍵技術39
第1章中國高鋁粉煤灰資源概述40
1.1粉煤灰概述40
1.2粉煤灰組成及物理性質41
1.2.1化學成分41
1.2.2物相組成42
1.2.3物理性質42
1.3粉煤灰的危害43
1.4粉煤灰資源化利用現狀43
1.4.1生產建築材料43
1.4.2提取空心微珠、漂珠、磁珠45
1.4.3生產多孔陶瓷濾料45
1.4.4製備莫來石陶瓷46
1.4.5製備賽隆陶瓷46
1.4.6製備微晶玻璃46
1.4.7合成分子篩47
1.4.8制取氧化鋁48
第2章預脫矽-低鈣燒結法提取氧化鋁技術50
2.1實驗原料及工藝流程50
2.1.1粉煤灰物相及化學成分50
2.1.2粉煤灰顆粒形態學52
2.1.3工藝流程54
2.2脫矽反應模擬及實驗55
2.2.1實驗原理55
2.2.2熱力學模擬56
2.2.3實驗方法57
2.2.4結果與討論57
2.2.5脫矽反應機理63
2.2.6微量元素豐度變化64
2.3濾餅燒結及溶出鋁65
2.3.1低鈣燒結法原理65
2.3.2燒結反應Gibbs自由能66
2.3.3燒結實驗方法68
2.3.4實驗結果與討論69
2.3.5燒結反應機理73
2.4燒結過程能耗計算74
2.4.1DSC法測定能耗基本原理75
2.4.2兩種燒結反應能耗測定75
2.4.3燒結能耗熱力學計算77
2.4.4DSC測定與熱力學計算值對比79
2.5矽鈣堿渣回收堿80
2.5.1實驗原理80
2.5.2熱力學模擬81
2.5.3實驗過程82
2.5.4結果與討論83
2.5.5矽鈣渣產物表徵86
2.6工藝過程對比及環境影響評價87
2.6.1技術可行性分析87
2.6.2工藝過程對比評價88
第3章純鹼燒結-鹽酸浸出提取氧化鋁技術91
3.1原料分析與工藝流程91
3.1.1原料分析91
3.1.2工藝流程93
3.2原料燒結93
3.3矽鋁分離96
3.3.1pH值96
3.3.2鹽酸加入量97
3.3.3酸浸溫度102
3.4氯化鋁溶液除雜103
3.4.1堿浸溶出105
3.4.2深度脫矽109
3.4.3除鈣實驗111
3.5氧化鋁製備112
3.6技術可行性及環境影響評價118
3.6.1工藝流程特點118
3.6.2環境影響評價119
第4章石灰石燒結法提取氧化鋁技術120
4.1工藝原理120
4.2氧化鋁溶出122
4.3超細氫氧化鋁製備127
4.3.1熟料自粉化與溶出氧化鋁127
4.3.2表面活性劑對製備氫氧化鋁的影響128
4.3.3碳化速率對製備氫氧化鋁的影響128
4.3.4溶液pH值對製備氫氧化鋁的影響129
4.3.5超細氫氧化鋁粉體表徵129
第5章堿石灰燒結法提取氧化鋁技術130
5.1研究現狀130
5.2工藝過程和原理131
5.2.1堿石灰燒結法基本流程131
5.2.2反應原理132
5.3結果分析與討論135
5.3.1燒結過程135
5.3.2溶出過程137
5.3.3鋁酸鈉粗液脫矽138
5.3.4鋁酸鈉溶液碳分141
5.4工藝過程評價145
第6章純鹼燒結-堿石灰溶出提取氧化鋁技術146
6.1實驗原料與工藝路線146
6.1.1高鋁粉煤灰原料146
6.1.2擬採取工藝路線148
6.2矽鋁分離及鋁酸鈉溶液製備149
6.2.1原料燒結149
6.2.2矽鋁分離153
6.2.3鋁酸鈉溶液製備159
6.3碳化分解製備超細氫氧化鋁160
6.3.1實驗原理160
6.3.2實驗方法163
6.3.3單因素實驗163
6.3.4正交實驗169
6.4超細α-Al2O3粉體製備172
6.4.1實驗部分172
6.4.2結果分析與討論173
第7章兩步堿溶法提取氧化鋁技術176
7.1實驗原料與工藝流程176
7.1.1原料分析176
7.1.2原料預處理178
7.1.3實驗工藝流程178
7.2高鋁粉煤灰堿溶脫矽179
7.2.1正交實驗179
7.2.2單因素實驗181
7.2.3脫矽前後物料的理化性質183
7.3製備鋁酸鈉粗液185
7.3.1堿液溶出氧化鋁185
7.3.2堿溶濾液初步脫矽189
7.3.3水合鋁酸鈣沉澱191
7.3.4鋁酸鈉粗液製備193
7.4氧化鋁製備195
7.4.1鋁酸鈉粗液深度脫矽195
7.4.2碳分法製備氫氧化鋁197
7.4.3煆燒製備氧化鋁200
7.5與石灰石燒結法對比201
7.5.1工藝過程對比202
7.5.2資源消耗量對比203
7.5.3“三廢” 排放量對比203
7.5.4產品方案對比203
第8章預脫矽-改良堿石灰燒結法提取氧化鋁技術204
8.1高鋁粉煤灰原料204
8.1.1化學成分204
8.1.2物相組成204
8.1.3粒度分佈204
8.2磁選除鐵實驗205
8.2.1磁選實驗條件205
8.2.2磁選結果分析205
8.3高鋁粉煤灰堿溶脫矽207
8.3.1反應原理207
8.3.2實驗過程207
8.3.3結果分析208
8.4生料燒結及氧化鋁溶出209
8.4.1反應原理209
8.4.2生料燒結210
8.4.3氧化鋁溶出212
8.5鋁酸鈉粗液脫矽及製備氫氧化鋁213
8.5.1一段脫矽214
8.5.2二段脫矽214
8.5.3碳化分解214
8.5.4氫氧化鋁製品表徵215
8.6矽鈣堿渣回收堿216
8.6.1反應原理216
8.6.2實驗過程217
8.6.3結果分析217
8.7矽鈣渣製備輕質牆體材料218
8.7.1反應原理218
8.7.2實驗過程218
8.7.3結果分析219
第9章高鋁煤矸石提取氧化鋁技術222
9.1煤矸石資源概述222
9.2煤矸石製備氫氧化鋁研究現狀224
9.3實驗流程224
9.4原料預處理225
9.4.1原料分析225
9.4.2原料煆燒225
9.4.3堿液預脫矽226
9.5脫矽濾餅燒結228
9.5.1反應原理和實驗過程229
9.5.2結果分析與討論230
9.6燒結熟料溶出234
9.6.1反應原理和實驗過程234
9.6.2結果分析與討論235
9.7鋁酸鈉溶液分解237
9.7.1反應原理和實驗過程237
9.7.2結果分析與討論238
9.8工藝過程環境影響評價248
9.8.1燒結反應能耗248
9.8.2氫氧化鋁煆燒能耗249
9.8.3資源消耗量251
9.8.4工藝能耗251
第10章高矽鋁土礦提取氧化鋁技術253
10.1脫矽預處理技術253
10.1.1物理選礦253
10.1.2化學選礦254
10.1.3生物選礦255
10.2基本工藝流程255
10.3高矽鋁土礦物相分析256
10.3.1原礦物相分析256
10.3.2礦物嵌布特徵257
10.4脫矽選礦實驗258
10.4.1不同磨礦粒度的重選259
10.4.2重選中礦的浮選259
10.4.3重選尾礦的浮選260
10.4.4全流程閉路實驗261
10.5鋁土尾礦燒結262
10.5.1實驗原料263
10.5.2實驗原理264
10.5.3燒結反應熱力學分析264
10.5.4實驗方法266
10.5.5結果與討論267
10.6燒結熟料溶出270
10.6.1實驗原理270
10.6.2實驗方法271
10.6.3結果與討論271
10.7工藝過程環境影響評價273
第11章假榴正長岩提取氧化鋁技術277
11.1原料燒結及水熱浸出277
11.1.1原料物相分析277
11.1.2原料燒結實驗278
11.1.3燒結產物水浸280
11.2水化鋁矽酸鹽溶出鋁282
11.2.1基本反應原理282
11.2.2實驗方法283
11.2.3結果與討論284
11.2.4矽鈣堿渣回收堿288
11.3降低鋁酸鈉溶液苛性比289
11.3.1高苛性比鋁酸鈉溶液預脫矽289
11.3.2鋁的沉澱實驗290
11.3.3鋁酸鈉粗液製備292
11.4鋁酸鈉粗液純化294
11.4.1深度脫矽實驗294
11.4.2除鈣實驗298
11.5氧化鋁製備298
11.5.1鋁酸鈉溶液碳化分解298
11.5.2氫氧化鋁煆燒304
11.6工藝過程環境影響評價307
11.6.1燒結反應能耗計算307
11.6.2資源消耗對比310
11.6.3能源消耗對比311
11.6.4三廢排放量對比312
11.6.5產品方案對比313
第12章霞石正長岩提取氧化鋁技術314
12.1實驗原料與實驗流程314
12.1.1實驗原料314
12.1.2實驗流程315
12.2精礦生料燒結317
12.2.1反應原理317
12.2.2實驗方法317
12.2.3結果與討論318
12.3燒結熟料溶出鋁323
12.3.1反應原理323
12.3.2實驗方法324
12.3.3結果與討論324
12.4氫氧化鋁製備325
12.4.1鋁酸鈉（鉀）粗液脫矽325
12.4.2碳化分解法製備氫氧化鋁329
12.5矽鈣堿渣回收堿332
12.5.1反應原理333
12.5.2實驗方法334
12.5.3結果與討論334
12.6資源消耗量對比337
第13章霓輝正長岩提取氧化鋁技術339
13.1原料燒結及水浸339
13.1.1原料物相分析339
13.1.2原礦生料燒結340
13.1.3燒結物料水浸341
13.2水浸濾餅堿液溶出鋁343
13.2.1堿液溶出鋁343
13.2.2堿浸渣回收堿345
13.3鋁酸鈉粗液製備347
13.3.1堿浸濾液預脫矽348
13.3.2鋁酸鈣沉澱354
13.3.3鋁酸鈣溶解357
13.4鋁酸鈉粗液純化358
13.5氧化鋁製備359
13.5.1碳分法製備氫氧化鋁359
13.5.2氫氧化鋁製品性能表徵364
13.5.3氫氧化鋁煆燒365
13.5.4氧化鋁製品性能表徵366
13.6工藝過程環境影響評價368
13.6.1技術可行性368
13.6.2環境影響評價368
上篇參考文獻370
下篇相關應用技術379
第14章脫矽堿液製備針狀矽灰石技術380
14.1矽灰石的性質及用途380
14.1.1理化性質380
14.1.2工業用途381
14.2高鋁粉煤灰堿溶脫矽382
14.2.1反應原理與實驗方法382
14.2.2實驗結果分析382
14.3矽酸鈉堿液製備矽灰石385
14.3.1反應原理385
14.3.2水合矽酸鈣製備386
14.3.3硬矽鈣石合成387
14.3.4矽灰石製備及表徵389
14.4矽酸鉀堿液製備矽灰石391
14.4.1實驗原料與工藝流程391
14.4.2矽酸鉀堿液苛化392
14.4.3針狀硬矽鈣石合成395
14.4.4硬矽鈣石晶化反應動力學400
14.4.5矽灰石製備及表徵404
第15章矽酸鈉堿液製備白炭黑技術408
15.1研究現狀概述408
15.2製備白炭黑實驗流程409
15.3碳化法製備偏矽酸膠體410
15.3.1矽酸鈉液體製備410
15.3.2實驗原理及方法411
15.3.3實驗結果與討論411
15.3.4碳化反應機理416
15.3.5碳化反應動力學420
15.4偏矽酸膠體除雜422
15.4.1實驗原料422
15.4.2反應機理423
15.4.3水洗除雜423
15.4.4乾燥煆燒425
15.5白炭黑製品性能表徵425
15.5.1化學成分及結構425
15.5.2比表面積與孔徑分佈426
15.5.3熱學性質427
15.5.4紅外光譜429
15.5.5微觀形貌429
15.5.629Si核磁共振譜430
15.6偏矽酸膠體表面改性431
15.6.1改性原理431
15.6.2表面活性劑432
15.6.3改性實驗432
15.6.4製品性能表徵437
第16章矽酸鈉堿液製備氧化矽氣凝膠技術440
16.1研究現狀概述440
16.2實驗流程441
16.3原料中溫燒結441
16.3.1原料化學成分及物相分析441
16.3.2粉煤灰原料燒結443
16.3.3燒結反應動力學447
16.4矽鋁分離449
16.4.1鹽酸溶浸449
16.4.2硫酸溶浸456
16.5氣凝膠製備與性能457
16.5.1實驗過程457
16.5.2製品性能457
16.6矽酸溶膠製備氣凝膠462
16.6.1製備原理462
16.6.2實驗過程與結果分析462
16.6.3製品性能表徵465
第17章高鋁粉煤灰泡塑吸附法提取鎵技術471
17.1研究現狀概述471
17.1.1鎵的理化性質472
17.1.2鎵的工業用途472
17.1.3鎵的工業生產475
17.1.4鎵提取分離技術476
17.2實驗儀器與試劑478
17.2.1儀器478
17.2.2試劑478
17.3實驗方法478
17.3.1聚氨酯泡塑處理478
17.3.2靜態吸附鎵方法479
17.3.3鎵的洗脫479
17.3.4實驗原理479
17.3.5實驗流程479
17.3.6原料預處理479
17.3.7原料中鎵含量測定480
17.4實驗結果與討論481
17.4.1鎵的標準曲線481
17.4.2提取鎵正交實驗482
17.4.3聚氨酯泡塑吸附鎵單因素實驗483
17.4.4鎵吸附機理485
17.4.5鎵解吸實驗487
17.4.6鎵提取效果488
17.4.7泡塑的再生489
第18章矽鈣渣製備矽灰石超細粉體技術490
18.1研究現狀概述490
18.2原料預處理流程491
18.3矽鈣堿渣回收堿493
18.3.1反應原理493
18.3.2實驗過程495
18.3.3結果分析與討論496
18.4矽鈣渣製備矽灰石498
18.4.1原料物相分析498
18.4.2製備工藝過程498
18.4.3堿回收條件對矽灰石形貌的影響503
18.5製備矽灰石反應動力學506
18.5.1理論基礎507
18.5.2反應動力學509
18.6矽灰石製品表徵513
18.6.1化學成分及物相513
18.6.2粒度分佈514
18.6.3微觀形貌514
18.7纖維狀矽灰石合成515
18.7.1合成工藝516
18.7.2結果分析與討論516
第19章矽鈣渣製備矽灰石微晶玻璃技術518
19.1研究現狀概述518
19.1.1研究背景518
19.1.2研究現狀518
19.1.3微晶玻璃製備方法520
19.1.4微晶玻璃的用途521
19.2製備工藝523
19.2.1實驗原料523
19.2.2實驗原理和工藝過程523
19.2.3實驗配方設計524
19.3製品物相和性能表徵526
19.3.1物相分析526
19.3.2顯微形貌527
19.3.3抗折強度527
19.4製備工藝優化528
19.4.1基礎玻璃配方優化528
19.4.2熱處理條件優化528
19.4.3微晶玻璃製品表徵529
19.4.4工藝條件對製品性能的影響531
第20章高鋁粉煤灰製備莫來石微晶玻璃技術535
20.1研究現狀概述535
20.1.1粉煤灰製備微晶玻璃535
20.1.2粉煤灰製備莫來石微晶玻璃536
20.2製備工藝和原理538
20.2.1實驗原料538
20.2.2製備工藝539
20.3製品性能表徵539
20.3.1宏觀性能539
20.3.2微觀性能540
20.4結果分析與討論540
20.4.1顯微結構540
20.4.2主要理化性能541
20.4.3莫來石晶化反應542
20.4.4與同類研究對比542
第21章高鋁粉煤灰製備堇青石微晶玻璃技術543
21.1研究現狀概述543
21.1.1製備方法544
21.1.2主要性能與用途546
21.1.3研究現狀548
21.2微晶玻璃技術發展549
21.3基礎玻璃熔制550
21.3.1實驗方法550
21.3.2結果分析551
21.4玻璃晶化處理551
21.4.1差熱分析551
21.4.2燒結法工藝551
21.5製品性能表徵552
第22章高鋁粉煤灰製備莫來石陶瓷技術554
22.1研究現狀概述554
22.2製備工藝與製品性能555
22.2.1實驗原料與製備工藝555
22.2.2工藝條件對製品性能的影響556
22.2.3製品性能指標561
22.3相組成、結構及莫來石含量對力學性能的影響563
22.3.1顯微結構及物相組成563
22.3.2莫來石含量及影響因素568
22.3.3力學性能的影響因素570
22.4莫來石晶體化學572
22.4.1晶體化學與晶體結構572
22.4.2Ti4+固溶與晶體結構573
22.4.3Fe3+固溶與晶體結構573
22.5燒結反應機理574
22.5.1燒結類型574
22.5.2燒結過程575
22.5.3晶粒長大576
22.6晶化反應熱力學580
22.6.1莫來石晶化反應580
22.6.2晶化反應熱力學分析581
22.7晶化反應動力學582
22.7.1燒結過程的物相轉變582
22.7.2晶化反應動力學584
第23章高鋁粉煤灰合成13X型分子篩技術587
23.1實驗原料分析587
23.2前驅物製備588
23.2.1實驗流程588
23.2.2燒結條件588
23.2.3物相組成589
23.3水熱晶化反應589
23.3.1體系組成589
23.3.2實驗方法590
23.3.3合成條件590
23.4合成產物性能表徵592
23.4.1晶體結構593
23.4.2晶體化學596
23.4.3顯微形貌596
23.4.4物理性能597
23.4.5體系組成對產物的影響599
第24章粉煤灰製備礦物聚合材料技術600
24.1礦物聚合材料概述600
24.1.1性能和用途600
24.1.2研究進展601
24.2實驗原料603
24.2.1粉煤灰原料及預處理603
24.2.2偏高嶺石605
24.2.3水玻璃608
24.2.4氫氧化鈉608
24.2.5標準砂608
24.3礦物聚合材料製備609
24.3.1實驗流程609
24.3.2正交實驗609
24.3.3單因素實驗611
24.4材料製品性能表徵613
24.4.1微觀結構613
24.4.2基體相化學成分616
24.4.3理化性能617
24.5鋁矽酸鹽聚合反應機理619
24.5.1偏高嶺石結構變化619
24.5.2粉煤灰相結構變化628
24.5.3聚合反應機理633
24.5.4與矽酸鹽水泥對比634
24.6技術可行性與環境影響評價635
24.6.1技術可行性分析635
24.6.2環境影響分析635
第25章粉煤灰製備輕質牆體材料技術638
25.1研究現狀概述638
25.2輕質牆材製備過程640
25.2.1實驗原料640
25.2.2製備過程643
25.3製品結構與性能647
25.3.1物相組成647
25.3.2顯微結構647
25.3.3物理性能650
25.4材料固化反應機理652
25.4.1礦聚材料形成過程652
25.4.2X射線物相分析654
25.4.3掃描電鏡分析655
25.4.4紅外光譜分析656
25.5技術可行性分析657
25.5.1工藝流程評價657
25.5.2製品性能評價658
第26章煤炭固體廢物資源化利用技術659
26.1研究現狀概述659
26.1.1煤炭固廢排放量659
26.1.2煤炭固廢污染660
26.1.3煤炭固廢資源化利用660
26.2高嶺石相變及矽鋁活性661
26.2.1研究背景661
26.2.2樣品製備與測定條件662
26.2.3高嶺石相變特徵662
26.2.4煆燒高嶺石的活性669
26.3礦聚材料製備及性能表徵671
26.3.1研究現狀概述671
26.3.2製備工藝及實驗結果671
26.3.3製品性能及影響因素675
26.4材料固化過程及反應機理678
26.4.1材料固化過程678
26.4.2聚合反應機理680
下篇參考文獻690
附錄著者團隊有關學位論文、發明專利和研究論文目錄700
後記705
0.1中國鋁土礦資源產業概況1
0.1.1鋁土礦資源與儲量1
0.1.2鋁土礦生產與消費4
0.1.3鋁土礦貿易與展望5
0.2鋁土礦工業利用技術現狀6
0.3非傳統鋁資源研究概述10
0.3.1高鋁粉煤灰10
0.3.2高鋁煤矸石13
0.3.3高矽鋁土礦15
0.3.4霞石正長岩17
0.4提取氧化鋁關鍵反應與過程評價19
0.4.1石灰石燒結法技術19
0.4.2堿石灰燒結法技術20
0.4.3兩步堿溶法技術20
0.4.4堿溶-燒結聯合法技術21
0.4.5酸浸溶出技術22
0.4.6純鹼燒結-酸浸技術22
0.5提取氧化鋁新技術：預脫矽-低鈣燒結法23
0.5.1基本工藝流程23
0.5.2堿法工藝綜合對比評價24
0.5.3提鋁技術關聯產業效應27
0.6中國鋁材工業可持續發展29
0.6.1中國原鋁工業發展史29
0.6.2中國鋁材消費與展望30
0.6.3中國鋁材工業發展瓶頸32
0.6.4中國鋁材工業可持續發展33
參考文獻34
上篇提鋁關鍵技術39
第1章中國高鋁粉煤灰資源概述40
1.1粉煤灰概述40
1.2粉煤灰組成及物理性質41
1.2.1化學成分41
1.2.2物相組成42
1.2.3物理性質42
1.3粉煤灰的危害43
1.4粉煤灰資源化利用現狀43
1.4.1生產建築材料43
1.4.2提取空心微珠、漂珠、磁珠45
1.4.3生產多孔陶瓷濾料45
1.4.4製備莫來石陶瓷46
1.4.5製備賽隆陶瓷46
1.4.6製備微晶玻璃46
1.4.7合成分子篩47
1.4.8制取氧化鋁48
第2章預脫矽-低鈣燒結法提取氧化鋁技術50
2.1實驗原料及工藝流程50
2.1.1粉煤灰物相及化學成分50
2.1.2粉煤灰顆粒形態學52
2.1.3工藝流程54
2.2脫矽反應模擬及實驗55
2.2.1實驗原理55
2.2.2熱力學模擬56
2.2.3實驗方法57
2.2.4結果與討論57
2.2.5脫矽反應機理63
2.2.6微量元素豐度變化64
2.3濾餅燒結及溶出鋁65
2.3.1低鈣燒結法原理65
2.3.2燒結反應Gibbs自由能66
2.3.3燒結實驗方法68
2.3.4實驗結果與討論69
2.3.5燒結反應機理73
2.4燒結過程能耗計算74
2.4.1DSC法測定能耗基本原理75
2.4.2兩種燒結反應能耗測定75
2.4.3燒結能耗熱力學計算77
2.4.4DSC測定與熱力學計算值對比79
2.5矽鈣堿渣回收堿80
2.5.1實驗原理80
2.5.2熱力學模擬81
2.5.3實驗過程82
2.5.4結果與討論83
2.5.5矽鈣渣產物表徵86
2.6工藝過程對比及環境影響評價87
2.6.1技術可行性分析87
2.6.2工藝過程對比評價88
第3章純鹼燒結-鹽酸浸出提取氧化鋁技術91
3.1原料分析與工藝流程91
3.1.1原料分析91
3.1.2工藝流程93
3.2原料燒結93
3.3矽鋁分離96
3.3.1pH值96
3.3.2鹽酸加入量97
3.3.3酸浸溫度102
3.4氯化鋁溶液除雜103
3.4.1堿浸溶出105
3.4.2深度脫矽109
3.4.3除鈣實驗111
3.5氧化鋁製備112
3.6技術可行性及環境影響評價118
3.6.1工藝流程特點118
3.6.2環境影響評價119
第4章石灰石燒結法提取氧化鋁技術120
4.1工藝原理120
4.2氧化鋁溶出122
4.3超細氫氧化鋁製備127
4.3.1熟料自粉化與溶出氧化鋁127
4.3.2表面活性劑對製備氫氧化鋁的影響128
4.3.3碳化速率對製備氫氧化鋁的影響128
4.3.4溶液pH值對製備氫氧化鋁的影響129
4.3.5超細氫氧化鋁粉體表徵129
第5章堿石灰燒結法提取氧化鋁技術130
5.1研究現狀130
5.2工藝過程和原理131
5.2.1堿石灰燒結法基本流程131
5.2.2反應原理132
5.3結果分析與討論135
5.3.1燒結過程135
5.3.2溶出過程137
5.3.3鋁酸鈉粗液脫矽138
5.3.4鋁酸鈉溶液碳分141
5.4工藝過程評價145
第6章純鹼燒結-堿石灰溶出提取氧化鋁技術146
6.1實驗原料與工藝路線146
6.1.1高鋁粉煤灰原料146
6.1.2擬採取工藝路線148
6.2矽鋁分離及鋁酸鈉溶液製備149
6.2.1原料燒結149
6.2.2矽鋁分離153
6.2.3鋁酸鈉溶液製備159
6.3碳化分解製備超細氫氧化鋁160
6.3.1實驗原理160
6.3.2實驗方法163
6.3.3單因素實驗163
6.3.4正交實驗169
6.4超細α-Al2O3粉體製備172
6.4.1實驗部分172
6.4.2結果分析與討論173
第7章兩步堿溶法提取氧化鋁技術176
7.1實驗原料與工藝流程176
7.1.1原料分析176
7.1.2原料預處理178
7.1.3實驗工藝流程178
7.2高鋁粉煤灰堿溶脫矽179
7.2.1正交實驗179
7.2.2單因素實驗181
7.2.3脫矽前後物料的理化性質183
7.3製備鋁酸鈉粗液185
7.3.1堿液溶出氧化鋁185
7.3.2堿溶濾液初步脫矽189
7.3.3水合鋁酸鈣沉澱191
7.3.4鋁酸鈉粗液製備193
7.4氧化鋁製備195
7.4.1鋁酸鈉粗液深度脫矽195
7.4.2碳分法製備氫氧化鋁197
7.4.3煆燒製備氧化鋁200
7.5與石灰石燒結法對比201
7.5.1工藝過程對比202
7.5.2資源消耗量對比203
7.5.3“三廢” 排放量對比203
7.5.4產品方案對比203
第8章預脫矽-改良堿石灰燒結法提取氧化鋁技術204
8.1高鋁粉煤灰原料204
8.1.1化學成分204
8.1.2物相組成204
8.1.3粒度分佈204
8.2磁選除鐵實驗205
8.2.1磁選實驗條件205
8.2.2磁選結果分析205
8.3高鋁粉煤灰堿溶脫矽207
8.3.1反應原理207
8.3.2實驗過程207
8.3.3結果分析208
8.4生料燒結及氧化鋁溶出209
8.4.1反應原理209
8.4.2生料燒結210
8.4.3氧化鋁溶出212
8.5鋁酸鈉粗液脫矽及製備氫氧化鋁213
8.5.1一段脫矽214
8.5.2二段脫矽214
8.5.3碳化分解214
8.5.4氫氧化鋁製品表徵215
8.6矽鈣堿渣回收堿216
8.6.1反應原理216
8.6.2實驗過程217
8.6.3結果分析217
8.7矽鈣渣製備輕質牆體材料218
8.7.1反應原理218
8.7.2實驗過程218
8.7.3結果分析219
第9章高鋁煤矸石提取氧化鋁技術222
9.1煤矸石資源概述222
9.2煤矸石製備氫氧化鋁研究現狀224
9.3實驗流程224
9.4原料預處理225
9.4.1原料分析225
9.4.2原料煆燒225
9.4.3堿液預脫矽226
9.5脫矽濾餅燒結228
9.5.1反應原理和實驗過程229
9.5.2結果分析與討論230
9.6燒結熟料溶出234
9.6.1反應原理和實驗過程234
9.6.2結果分析與討論235
9.7鋁酸鈉溶液分解237
9.7.1反應原理和實驗過程237
9.7.2結果分析與討論238
9.8工藝過程環境影響評價248
9.8.1燒結反應能耗248
9.8.2氫氧化鋁煆燒能耗249
9.8.3資源消耗量251
9.8.4工藝能耗251
第10章高矽鋁土礦提取氧化鋁技術253
10.1脫矽預處理技術253
10.1.1物理選礦253
10.1.2化學選礦254
10.1.3生物選礦255
10.2基本工藝流程255
10.3高矽鋁土礦物相分析256
10.3.1原礦物相分析256
10.3.2礦物嵌布特徵257
10.4脫矽選礦實驗258
10.4.1不同磨礦粒度的重選259
10.4.2重選中礦的浮選259
10.4.3重選尾礦的浮選260
10.4.4全流程閉路實驗261
10.5鋁土尾礦燒結262
10.5.1實驗原料263
10.5.2實驗原理264
10.5.3燒結反應熱力學分析264
10.5.4實驗方法266
10.5.5結果與討論267
10.6燒結熟料溶出270
10.6.1實驗原理270
10.6.2實驗方法271
10.6.3結果與討論271
10.7工藝過程環境影響評價273
第11章假榴正長岩提取氧化鋁技術277
11.1原料燒結及水熱浸出277
11.1.1原料物相分析277
11.1.2原料燒結實驗278
11.1.3燒結產物水浸280
11.2水化鋁矽酸鹽溶出鋁282
11.2.1基本反應原理282
11.2.2實驗方法283
11.2.3結果與討論284
11.2.4矽鈣堿渣回收堿288
11.3降低鋁酸鈉溶液苛性比289
11.3.1高苛性比鋁酸鈉溶液預脫矽289
11.3.2鋁的沉澱實驗290
11.3.3鋁酸鈉粗液製備292
11.4鋁酸鈉粗液純化294
11.4.1深度脫矽實驗294
11.4.2除鈣實驗298
11.5氧化鋁製備298
11.5.1鋁酸鈉溶液碳化分解298
11.5.2氫氧化鋁煆燒304
11.6工藝過程環境影響評價307
11.6.1燒結反應能耗計算307
11.6.2資源消耗對比310
11.6.3能源消耗對比311
11.6.4三廢排放量對比312
11.6.5產品方案對比313
第12章霞石正長岩提取氧化鋁技術314
12.1實驗原料與實驗流程314
12.1.1實驗原料314
12.1.2實驗流程315
12.2精礦生料燒結317
12.2.1反應原理317
12.2.2實驗方法317
12.2.3結果與討論318
12.3燒結熟料溶出鋁323
12.3.1反應原理323
12.3.2實驗方法324
12.3.3結果與討論324
12.4氫氧化鋁製備325
12.4.1鋁酸鈉（鉀）粗液脫矽325
12.4.2碳化分解法製備氫氧化鋁329
12.5矽鈣堿渣回收堿332
12.5.1反應原理333
12.5.2實驗方法334
12.5.3結果與討論334
12.6資源消耗量對比337
第13章霓輝正長岩提取氧化鋁技術339
13.1原料燒結及水浸339
13.1.1原料物相分析339
13.1.2原礦生料燒結340
13.1.3燒結物料水浸341
13.2水浸濾餅堿液溶出鋁343
13.2.1堿液溶出鋁343
13.2.2堿浸渣回收堿345
13.3鋁酸鈉粗液製備347
13.3.1堿浸濾液預脫矽348
13.3.2鋁酸鈣沉澱354
13.3.3鋁酸鈣溶解357
13.4鋁酸鈉粗液純化358
13.5氧化鋁製備359
13.5.1碳分法製備氫氧化鋁359
13.5.2氫氧化鋁製品性能表徵364
13.5.3氫氧化鋁煆燒365
13.5.4氧化鋁製品性能表徵366
13.6工藝過程環境影響評價368
13.6.1技術可行性368
13.6.2環境影響評價368
上篇參考文獻370
下篇相關應用技術379
第14章脫矽堿液製備針狀矽灰石技術380
14.1矽灰石的性質及用途380
14.1.1理化性質380
14.1.2工業用途381
14.2高鋁粉煤灰堿溶脫矽382
14.2.1反應原理與實驗方法382
14.2.2實驗結果分析382
14.3矽酸鈉堿液製備矽灰石385
14.3.1反應原理385
14.3.2水合矽酸鈣製備386
14.3.3硬矽鈣石合成387
14.3.4矽灰石製備及表徵389
14.4矽酸鉀堿液製備矽灰石391
14.4.1實驗原料與工藝流程391
14.4.2矽酸鉀堿液苛化392
14.4.3針狀硬矽鈣石合成395
14.4.4硬矽鈣石晶化反應動力學400
14.4.5矽灰石製備及表徵404
第15章矽酸鈉堿液製備白炭黑技術408
15.1研究現狀概述408
15.2製備白炭黑實驗流程409
15.3碳化法製備偏矽酸膠體410
15.3.1矽酸鈉液體製備410
15.3.2實驗原理及方法411
15.3.3實驗結果與討論411
15.3.4碳化反應機理416
15.3.5碳化反應動力學420
15.4偏矽酸膠體除雜422
15.4.1實驗原料422
15.4.2反應機理423
15.4.3水洗除雜423
15.4.4乾燥煆燒425
15.5白炭黑製品性能表徵425
15.5.1化學成分及結構425
15.5.2比表面積與孔徑分佈426
15.5.3熱學性質427
15.5.4紅外光譜429
15.5.5微觀形貌429
15.5.629Si核磁共振譜430
15.6偏矽酸膠體表面改性431
15.6.1改性原理431
15.6.2表面活性劑432
15.6.3改性實驗432
15.6.4製品性能表徵437
第16章矽酸鈉堿液製備氧化矽氣凝膠技術440
16.1研究現狀概述440
16.2實驗流程441
16.3原料中溫燒結441
16.3.1原料化學成分及物相分析441
16.3.2粉煤灰原料燒結443
16.3.3燒結反應動力學447
16.4矽鋁分離449
16.4.1鹽酸溶浸449
16.4.2硫酸溶浸456
16.5氣凝膠製備與性能457
16.5.1實驗過程457
16.5.2製品性能457
16.6矽酸溶膠製備氣凝膠462
16.6.1製備原理462
16.6.2實驗過程與結果分析462
16.6.3製品性能表徵465
第17章高鋁粉煤灰泡塑吸附法提取鎵技術471
17.1研究現狀概述471
17.1.1鎵的理化性質472
17.1.2鎵的工業用途472
17.1.3鎵的工業生產475
17.1.4鎵提取分離技術476
17.2實驗儀器與試劑478
17.2.1儀器478
17.2.2試劑478
17.3實驗方法478
17.3.1聚氨酯泡塑處理478
17.3.2靜態吸附鎵方法479
17.3.3鎵的洗脫479
17.3.4實驗原理479
17.3.5實驗流程479
17.3.6原料預處理479
17.3.7原料中鎵含量測定480
17.4實驗結果與討論481
17.4.1鎵的標準曲線481
17.4.2提取鎵正交實驗482
17.4.3聚氨酯泡塑吸附鎵單因素實驗483
17.4.4鎵吸附機理485
17.4.5鎵解吸實驗487
17.4.6鎵提取效果488
17.4.7泡塑的再生489
第18章矽鈣渣製備矽灰石超細粉體技術490
18.1研究現狀概述490
18.2原料預處理流程491
18.3矽鈣堿渣回收堿493
18.3.1反應原理493
18.3.2實驗過程495
18.3.3結果分析與討論496
18.4矽鈣渣製備矽灰石498
18.4.1原料物相分析498
18.4.2製備工藝過程498
18.4.3堿回收條件對矽灰石形貌的影響503
18.5製備矽灰石反應動力學506
18.5.1理論基礎507
18.5.2反應動力學509
18.6矽灰石製品表徵513
18.6.1化學成分及物相513
18.6.2粒度分佈514
18.6.3微觀形貌514
18.7纖維狀矽灰石合成515
18.7.1合成工藝516
18.7.2結果分析與討論516
第19章矽鈣渣製備矽灰石微晶玻璃技術518
19.1研究現狀概述518
19.1.1研究背景518
19.1.2研究現狀518
19.1.3微晶玻璃製備方法520
19.1.4微晶玻璃的用途521
19.2製備工藝523
19.2.1實驗原料523
19.2.2實驗原理和工藝過程523
19.2.3實驗配方設計524
19.3製品物相和性能表徵526
19.3.1物相分析526
19.3.2顯微形貌527
19.3.3抗折強度527
19.4製備工藝優化528
19.4.1基礎玻璃配方優化528
19.4.2熱處理條件優化528
19.4.3微晶玻璃製品表徵529
19.4.4工藝條件對製品性能的影響531
第20章高鋁粉煤灰製備莫來石微晶玻璃技術535
20.1研究現狀概述535
20.1.1粉煤灰製備微晶玻璃535
20.1.2粉煤灰製備莫來石微晶玻璃536
20.2製備工藝和原理538
20.2.1實驗原料538
20.2.2製備工藝539
20.3製品性能表徵539
20.3.1宏觀性能539
20.3.2微觀性能540
20.4結果分析與討論540
20.4.1顯微結構540
20.4.2主要理化性能541
20.4.3莫來石晶化反應542
20.4.4與同類研究對比542
第21章高鋁粉煤灰製備堇青石微晶玻璃技術543
21.1研究現狀概述543
21.1.1製備方法544
21.1.2主要性能與用途546
21.1.3研究現狀548
21.2微晶玻璃技術發展549
21.3基礎玻璃熔制550
21.3.1實驗方法550
21.3.2結果分析551
21.4玻璃晶化處理551
21.4.1差熱分析551
21.4.2燒結法工藝551
21.5製品性能表徵552
第22章高鋁粉煤灰製備莫來石陶瓷技術554
22.1研究現狀概述554
22.2製備工藝與製品性能555
22.2.1實驗原料與製備工藝555
22.2.2工藝條件對製品性能的影響556
22.2.3製品性能指標561
22.3相組成、結構及莫來石含量對力學性能的影響563
22.3.1顯微結構及物相組成563
22.3.2莫來石含量及影響因素568
22.3.3力學性能的影響因素570
22.4莫來石晶體化學572
22.4.1晶體化學與晶體結構572
22.4.2Ti4+固溶與晶體結構573
22.4.3Fe3+固溶與晶體結構573
22.5燒結反應機理574
22.5.1燒結類型574
22.5.2燒結過程575
22.5.3晶粒長大576
22.6晶化反應熱力學580
22.6.1莫來石晶化反應580
22.6.2晶化反應熱力學分析581
22.7晶化反應動力學582
22.7.1燒結過程的物相轉變582
22.7.2晶化反應動力學584
第23章高鋁粉煤灰合成13X型分子篩技術587
23.1實驗原料分析587
23.2前驅物製備588
23.2.1實驗流程588
23.2.2燒結條件588
23.2.3物相組成589
23.3水熱晶化反應589
23.3.1體系組成589
23.3.2實驗方法590
23.3.3合成條件590
23.4合成產物性能表徵592
23.4.1晶體結構593
23.4.2晶體化學596
23.4.3顯微形貌596
23.4.4物理性能597
23.4.5體系組成對產物的影響599
第24章粉煤灰製備礦物聚合材料技術600
24.1礦物聚合材料概述600
24.1.1性能和用途600
24.1.2研究進展601
24.2實驗原料603
24.2.1粉煤灰原料及預處理603
24.2.2偏高嶺石605
24.2.3水玻璃608
24.2.4氫氧化鈉608
24.2.5標準砂608
24.3礦物聚合材料製備609
24.3.1實驗流程609
24.3.2正交實驗609
24.3.3單因素實驗611
24.4材料製品性能表徵613
24.4.1微觀結構613
24.4.2基體相化學成分616
24.4.3理化性能617
24.5鋁矽酸鹽聚合反應機理619
24.5.1偏高嶺石結構變化619
24.5.2粉煤灰相結構變化628
24.5.3聚合反應機理633
24.5.4與矽酸鹽水泥對比634
24.6技術可行性與環境影響評價635
24.6.1技術可行性分析635
24.6.2環境影響分析635
第25章粉煤灰製備輕質牆體材料技術638
25.1研究現狀概述638
25.2輕質牆材製備過程640
25.2.1實驗原料640
25.2.2製備過程643
25.3製品結構與性能647
25.3.1物相組成647
25.3.2顯微結構647
25.3.3物理性能650
25.4材料固化反應機理652
25.4.1礦聚材料形成過程652
25.4.2X射線物相分析654
25.4.3掃描電鏡分析655
25.4.4紅外光譜分析656
25.5技術可行性分析657
25.5.1工藝流程評價657
25.5.2製品性能評價658
第26章煤炭固體廢物資源化利用技術659
26.1研究現狀概述659
26.1.1煤炭固廢排放量659
26.1.2煤炭固廢污染660
26.1.3煤炭固廢資源化利用660
26.2高嶺石相變及矽鋁活性661
26.2.1研究背景661
26.2.2樣品製備與測定條件662
26.2.3高嶺石相變特徵662
26.2.4煆燒高嶺石的活性669
26.3礦聚材料製備及性能表徵671
26.3.1研究現狀概述671
26.3.2製備工藝及實驗結果671
26.3.3製品性能及影響因素675
26.4材料固化過程及反應機理678
26.4.1材料固化過程678
26.4.2聚合反應機理680
下篇參考文獻690
附錄著者團隊有關學位論文、發明專利和研究論文目錄700
後記705
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